细胞表面及其特化结构
《细胞生物学》系列课程：第四章质膜和细胞表面一
《细胞生物学》系列课程：第四章质膜和细胞表面一《细胞生物学》系列课程第四章质膜和细胞表面一第四章质膜和细胞表面概述：质膜、内膜系统、生物膜、单位膜第一节质膜的化学成分第二节质膜的分子结构第三节质膜的特性第四节细胞表面及其特化结构第五节质膜与细胞的物质运输概述：质膜（plasmamembrane）细胞质与外界相隔开的一层界膜，又称细胞膜(cellmembrane)，厚7~10nm存在意义：屏障作用，提供稳定的内环境物质转运信号传递、细胞识别等内膜系统（Endo-membranesystem）除质膜外，真核细胞内还有一些膜结构。
概念：真核细胞内那些在结构、功能及发生上密切关联的膜性结构细胞器的总称。
生物膜（biologicalmembrane）所有膜性结构的总称20Ao35Ao20Ao单位膜（unitmembrane）——生物膜的共同形态结构特征概念：透射电镜下，生物膜呈现出“两暗夹一明”铁轨样形态，称为单位膜。
第一节质膜的化学成分脂类：50%蛋白质：40~50%糖类：1~10%不同类型生物膜三种物质的比例不同，一般，膜功能复杂，蛋白质含量高。
一、膜脂（membranelipid）概述膜脂是细胞膜的基本组成成分种类：磷脂（最多）、胆固醇和糖脂特点：兼性（双亲性、两亲性）分子存在形式：脂质双分子层功能：生物膜的基本骨架屏障作用赋予膜流动性(一)磷脂（phospholipid）——膜脂的基本成分含量最多的膜脂，约占膜脂的50%以上双亲性分子1个亲水头2个疏水尾（多为脂肪酸链）可分两大类：甘油磷脂鞘磷脂胆碱乙醇胺丝氨酸肌醇1.甘油磷脂——以甘油为骨架磷脂酰胆碱(卵磷脂)磷脂酰乙醇胺(脑磷脂)磷脂酰丝氨酸磷脂酰肌醇极性基团磷酸甘油脂肪酸链磷脂酰乙醇胺（脑磷脂）磷脂酰胆碱（卵磷脂）2.鞘磷脂——以鞘氨醇为骨架在神经细胞膜中特别丰富，原核和植物细胞膜中不含。
1个亲水头2个疏水尾胆碱等胆碱脂肪酸脂肪酸脂肪酸烃链甘油磷脂鞘磷脂磷脂酰乙醇胺磷脂酰丝氨酸磷脂酰胆碱鞘磷脂鞘氨醇分子团脂质体磷脂双层磷脂分子在水溶液中的3种构型：①球形单层分子团②双分子层③脂质体抗体聚乙二醇脂溶性药物人工脂质体应用：转基因载体药物载体膜功能的研究疏水尾(二)胆固醇（cholesterol）主要存在于动物细胞膜上，原核细胞中无植物细胞中少(约占膜脂2%)含量多不超过膜脂的1/3个别达50%两亲性分子亲水头&疏水尾（胆固醇）分布：散布在磷脂分子之间功能：①维持膜的稳定性②调节膜的流动性（双向调节）甾环胆固醇对膜流动性的双向调节糖脂（三）糖脂（glycolipid）普遍存在于原核和真核细胞质膜上，约占膜脂总量的5%。
细胞表面及其特化结构
细菌表面的鞭毛 人气管上皮细胞表面的纤毛
细胞表面的一种特化结构---细胞连接 细胞表面的一种特化结构---细胞连接 ---
第五章 细胞膜及其表面(二)
第一节 细胞膜的分子结构和特性
一、细胞膜的化学组成
脂类、蛋白质、糖类 ——主要成分
膜脂 膜蛋白 膜糖
水、无机盐、金属离子 ——少量成分 蛋白质/脂类 : 在不同种类生物膜中有所不同。
不同细胞的质膜及细胞中不同膜相结构 三种膜成分的比例差异很大
(一) 膜脂 menmbrane lipid
生物膜上的脂类统称膜脂。
★（二）锚定连接（ anchoring junction）
锚定连接包括两大类蛋白质：
细胞内附着蛋白：一端将特定的细胞骨架成分与连接复合体相连接，另一
端与穿膜黏着蛋白连接。
跨膜连接糖蛋白：胞内区与细胞内锚定蛋白连接，胞 外区域相邻特异的穿
膜黏连蛋白或与细胞外基质蛋白结合。
锚定连接的两类蛋白示意图
★ （二）锚定连接（ anchoring junction）
(一) 膜脂 menmbrane lipid
膜脂分子的共同特点： 都有亲水性和疏水性两端，称兼性分子或双亲媒性分子 (amphipathic molecule)
双亲性分子在水溶液中排列方式:
脂分子团
脂双分子层
脂质体
(二) 膜蛋白 menmbrane protein 是膜功能的主要体现者！
根据膜蛋白与膜脂的结合方式以及在膜中的位置的不同，分为：
1 单次穿膜： 单条a-螺旋贯穿脂质双 层 多次穿膜： 数条a-螺旋折返穿越脂质 双层
非胞质面 脂 双 分 2 子 层 胞质面
3. 多亚基穿膜
内在膜蛋白具有双亲性，其亲水区域暴露在膜的内外表 面与水相吸，它们的疏水区域嵌入膜内，与脂类分子疏 水尾部通过疏水键结合，与膜结合紧密，不易分离提纯。
2、膜周边蛋白 附在膜的内外表面，非共价地结合在膜脂或跨膜蛋白上。
细胞生物学复习题 (含答案)
1．简述细胞生物学的基本概念，以及细胞生物学发展的主要阶段。
以细胞为研究对象，经历了从显微水平到亚显微和分子水平的发展过程，研究细胞结构与功能从而探索细胞生长发育繁殖遗传变异代谢衰老及进化等各种生命现象的规律的科学；主要阶段：①细胞的发现与细胞学说的创立②光学显微镜下的细胞学研究③实验细胞学研究④亚显微结构与分子水平的细胞生物学。
2.简述细胞学说的主要内容。
施莱登和施旺提出一切生物，从单细胞生物到高等动物和植物均有细胞组成，细胞是生物形态结构和功能活动的基本单位。
魏尔肖后来对细胞学说作了补充，强调细胞只能来自原来的细胞。
3.简述原核细胞的结构特点。
1）. 结构简单DNA为裸露的环状分子，无膜包裹，形成拟核。
细胞质中无膜性细胞器，含有核糖体。
2）. 体积小直径约为1到数个微米。
4.简述真核细胞和原核细胞的区别。
5.简述DNA的双螺旋结构模型。
① DNA分子由两条相互平行而方向相反的多核苷酸链组成。
②两条链围绕着同一个中心轴以右手方向盘绕成双螺旋结构。
③螺旋的主链由位于外侧的间隔相连的脱氧核糖和磷酸组成，内侧为碱基构成。
④两条多核苷酸链之间依据碱基互补原则相连螺旋内每一对碱基均位于同一平面上并且垂直于螺旋纵轴，相邻碱基对之间距离为0.34nm,双螺旋螺距为3.4nm。
6.蛋白质的结构特点。
以独特的三维构象形式存在，蛋白质三维构象的形成主要由其氨基酸的顺序决定，是氨基酸组分间相互作用的结果。
一级结构是指蛋白质分子氨基酸的排列顺序，氨基酸排列顺序的差异使蛋白质折叠成不同的高级结构。
二级结构是由主链内氨基酸残基之间氢键形成，有两种主要的折叠方式a-螺旋和β-片层。
在二级结构的基础上进一步折叠形成三级结构，不同侧键间互相作用方式有氢键，离子键和疏水键，具有三级结构既表现出了生物活性。
三级结构的多肽链亚单位通过氢键等非共价键可形成更复杂的四级结构。
7.生物膜的主要化学组成成分是什么？膜脂（磷脂，胆固醇，糖脂），膜蛋白，膜糖8.什么是双亲性分子(兼性分子)？举例说明。
第四章 细胞膜与细胞表面
第一节 细胞膜与细胞表面的 特化结构
细胞膜的化学组成
细胞膜的结构模型及特点
骨架与细胞表面的特化结构 骨架 细胞表面的特化结构
细胞膜的化学组成
细胞膜主要由脂质和蛋白质组成。 细胞膜主要由脂质和蛋白质组成。
一、膜脂（membrane lipid） 膜脂（ ）
膜脂主要包括磷脂、糖脂和胆固醇三种类型。 膜脂主要包括磷脂、糖脂和胆固醇三种类型。 磷脂 三种类型
膜蛋白（ 二、 膜蛋白（membrane protein） ）
膜蛋白是膜功能的主要体现者， 共有50余种膜蛋白 余种膜蛋白。 膜蛋白是膜功能的主要体现者 ， 共有 余种膜蛋白 。 根据 与膜脂的结合方式以及在膜中的位置的不同， 膜蛋白分为内 与膜脂的结合方式以及在膜中的位置的不同 ， 膜蛋白分为 内 在蛋白（ 在蛋白（intrinsic protein）、外周蛋白（peripheral protein） ） 外周蛋白（ ） 和脂锚定蛋白（lipid-anchored protein）。 脂锚定蛋白（ ）
（一）膜的流动性
1. 膜脂的分子运动
1 侧向扩散运动 2 旋转运动 3 摆动运动 4 伸缩震荡运动 5 翻转运动 6 旋转异构化运动
2. 影响膜脂运动的因素： 影响膜脂运动的因素： 胆固醇含量 脂肪酸链的长度及饱和度 卵磷脂/ 卵磷脂/鞘磷脂 温度、酸碱度、 温度、酸碱度、离子强度等
3．膜蛋白的运动 ．
1、膜脂的不对称性：同一脂分子在膜的脂双 膜脂的不对称性： 层中呈不均匀分布。 PC和SM主要分布 层中呈不均匀分布。如：PC和SM主要分布 分布在内小叶。 在外小叶，PE和PS分布在内小叶。 在外小叶，PE和PS分布在内小叶 2、复合糖的不对称性：糖脂和糖蛋白只分布 复合糖的不对称性： 在细胞膜的外表面。 在细胞膜的外表面。 3、膜蛋白的不对称性：每种膜蛋白分子在细 膜蛋白的不对称性： 胞膜上都具有特定的方向性和分布的区域性。 胞膜上都具有特定的方向性和分布的区域性。
细胞表面的特化结构
细胞表面的特化结构细胞表面的特化结构是指细胞表面上具有特殊功能的微小结构。
这些结构有助于细胞进行各种生命活动，例如细胞信号传导、细胞运动、营养摄取和分泌等。
本文将介绍几种常见的细胞表面特化结构。
1. 纤毛和鞭毛纤毛和鞭毛是一种细胞表面的纤维状结构，它们由微管束和基体组成。
纤毛和鞭毛的主要功能是运动和感受。
鞭毛一般比纤毛更长，只有一个或几个，而纤毛则较短，数量较多。
纤毛和鞭毛在许多生物中均可见到，例如人类呼吸道上皮细胞上的纤毛和精子上的鞭毛。
2. 微绒毛微绒毛是一种长度约为1微米的细胞表面小突起，由微丝和微绒毛核心纤维组成。
微绒毛的主要功能是增加细胞表面积，从而提高细胞对营养物质的吸收能力。
微绒毛广泛存在于消化道、肾脏、肺和生殖系统等组织中。
3. 紧密连接和间隙连接紧密连接和间隙连接是一种细胞表面的结构，由细胞膜上的蛋白质组成。
紧密连接在细胞上形成了一个紧密的屏障，可以防止物质通过，保护组织和器官免受外部环境的侵害。
间隙连接则是一种细胞间的连接结构，可以使细胞之间形成紧密的联系，从而促进细胞间分子的交流和信号传导。
4. 细胞膜上的受体细胞膜上的受体是一种特殊的蛋白质，位于细胞膜上。
它们可以感受细胞外的信号分子，并将这些信号转化成细胞内的信号，从而调节细胞的生理和生化反应。
细胞膜上的受体有许多种类，如酪氨酸激酶受体、G蛋白偶联受体等。
5. 细胞表面的糖基化细胞表面的糖基化是指细胞表面上的蛋白质和脂质与糖分子结合的过程。
这种糖基化可以使细胞表面形成糖基化物，从而影响细胞的生理和生化反应。
例如，在许多生物中，糖基化可以使细胞表面的糖蛋白起到信号传导和免疫识别的作用。
细胞表面的特化结构对细胞的正常生理和生化反应具有重要作用。
这些结构不仅可以帮助细胞进行各种生命活动，还可以为细胞提供保护和信号传导等功能。
因此，对细胞表面的特化结构的研究具有重要意义，有助于深入理解细胞的生理和病理机制。
细胞生物学-细胞膜及其表面
2.脂质锚定蛋白(lipid-anchored proteins): 通过磷脂或脂肪酸锚定，共价结合。 分为两类：
1).糖磷脂酰肌醇(GPI)连接的蛋白： 用磷脂酶C(能识别含肌醇的磷脂)处理细胞，能释 放出结合的蛋白。许多细胞表面的受体、酶、细 胞粘附分子和引起羊瘙痒病的PrPC都是这类蛋白。 2).另一类脂锚定蛋白与插入质膜内小叶的长碳 氢链结合。
跨膜结构域两端携带正电荷的氨基酸 残基与磷脂分子带负电的极性头形成离子键， 或带负电的氨基酸残基通过Ca2+、Mg2+等 阳离子与带负电的磷脂极性头相互作用; 某些膜蛋白在细胞质基质一侧的半胱 氨酸残基上共价结合脂肪酸分子,插入脂双 层之间,进一步加强膜蛋白与脂双层的结合 力,还有少数蛋白与糖脂共价结合。
第二节 膜的分子结构
膜的分子结构模型
E.Gorter和F.Grendel(1925): “蛋白质-脂 类-蛋白质”三夹板质膜结构模型; J.D.Robertson(1959)：单位膜模型(unit membrane model); S.J.Singer和G.Nicolson(1972): 生物膜的 流动镶嵌模型(fluid mosaic model); K.Simons et al(1997)：脂筏模型(lipid rafts model); Functional rafts in Cell membranes. Nature 387:569-572
第六章 细胞表面及其特化
cell surface and specificity
第一节 细胞外被与胞质溶胶
细胞表面: 细胞膜 + 细胞外被 + 细胞外基质; 细胞表面的功能: 保护细胞，使细胞有一个相对稳定的内 环境; 参与信号的识别和信息的传递; 参与细胞运动; 维护细胞的各种形态; 与免疫、癌变等有十分密切关系;
医学细胞生物学细胞表面及其特化结构第二讲
(一) 氨基聚糖与蛋白聚糖
二糖单位之一是氨基己糖 (氨基葡萄糖或氨基半乳糖) 糖醛酸 （葡萄糖醛酸或艾杜糖醛酸）
结构：氨基聚糖是由重复的二糖单位构成的长链多糖
透明质酸、硫酸软骨素、硫酸皮肤素、硫酸乙酰肝素、 肝素和硫酸角质素等。 ．氨基聚糖（glycosaminoglycan，GAG）
类型：
氨基聚糖的分子特性及组织分布
化学突触：存在于神经细胞间和神经细胞与肌细胞的接触 部位,通过释放神经递质来传导神经冲动。 组成：突触前膜、突触间隙和突触后膜
小肠上皮细胞层各种细胞连接
添加标题
微绒毛
添加标题
紧密连接
添加标题
粘着带
添加标题
桥粒
添加标题
角质纤维
添加标题
间隙连接
添加标题
半桥粒
添加标题
基底层
添加标题
extracellular matrix，ECM
(二)胶原与弹性蛋白
胶原的结构
胶原纤维结构特征
α－肽链
01
胶原原纤维
02
胶原分子
03
胶原纤维
04
成纤维细胞周围的胶原纤维
切去信号肽、N端和C端添加短前肽(前-链)。在高尔基体内加工：羟基化、糖基化
形成二硫键，以氢键连接形成三股螺旋的前胶原。
前胶原合成后，分泌进入细胞间隙中
切去前肽，形成直径1.5nm、长300nm的胶原分子
细胞骨架纤维参与锚定
黏合连接 黏合带 黏合斑
由微丝介导的细胞连接 细胞或细胞外基质粘着
桥粒连接 桥粒
由张力丝介导的细胞连接
半桥粒
细胞膜
细胞间隙
2-4nm
连接子
跨膜蛋白亚单位
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细胞表面及其特化结构
1.细胞表面结构主要是以＿为主体
A质膜B蛋白质C 脂质D糖蛋白（A）
2细胞表面结构包括＿
A细胞外被B细胞外被和质膜内侧的胞质溶胶C质膜内侧的胞质溶胶D微绒毛，纤毛（B）3细胞外被中的糖类主要包括＿
A糖蛋白和糖脂相连的低聚糖侧链B糖类C糖蛋白与蛋白聚糖的多糖侧链D糖脂（A）4细胞外被的基本功能
A 识别功能B运输功能C免疫功能D保护作用（D）
5脂质是在胞质溶胶在质膜下面一层约为＿的粘滞溶胶
A0.1＿0.2nm B0.2＿0.3 nm C0.1＿0.2um D0.2＿0.3um
6细胞表面的特化结构包括＿（D）
A微绒毛B微绒毛和纤毛C微绒毛，纤毛和鞭毛D微绒毛，纤毛和鞭毛以及微管
7细胞表面（cell surface）是指包围在__的结构复合体系和多功能体系。
（A）
A细胞质外层B细胞质内层C细胞质外层和内层D以上都不是
8胞质溶胶的主要功能是___（D）
A维持细胞形态B 维持细胞的极性C维持细胞的运动D以上都是
9以下不是微绒毛的主要功能是__ （C）
A运输功能B参与搜索抗原，毒素C排斥外来异物D运动与吸收
10一下不是纤毛和鞭毛的主要功能是（C）
A参与细胞运动B清除异物，净化空气C吸收功能D输送受精卵。